卡车前轴锻件疲劳性能及质量控制研究

摘要

随着汽车行业的迅速发展，汽车锻件需求的增多，质量要求也进一步提高。前轴作为载重汽车的承载构件，所处位置极其重要，在车辆行驶中承受着交变应力、力矩及变形力的作用，尤其是使用环境十分恶劣。在车辆行驶时，工况复杂，前轴锻件将承受汽车整体负载的2/3，极易出现疲劳裂纹甚至断裂现象，如果前轴产品使用性能不能达到标准，将会造成严重后果，带来巨大的损失。汽车生产企业对其性能要求十分严格，前轴的疲劳性能成为评价锻件质量的主要指标。
　　本文以某卡车汽车前轴为研究对象，选取4件前轴锻件进行疲劳台架试验。根据测得前轴疲劳寿命、断裂的形式及其断面特征，结合疲劳寿命评价性能进行分析研究，具体工作如下:
　　1、对疲劳试样的断口形貌进行宏观和微观详细研究，发现疲劳裂纹都起源于锻件表面的缺陷处，锻件表面缺陷是影响疲劳寿命的重要因素;断口处微观组织符合基本要求，发现晶粒度细的疲劳寿命高。
　　2、对疲劳试样的外观质量进行深入研究，在前轴表面存在的缺陷有折叠、错移、划痕、切边毛刺和表面粗糙等。造成这些缺陷的原因主要是模具设计不合理、操作不规范和模具超寿命服役等。运用有限元模拟技术分析了前轴锻件部分外观质量缺陷产生原因，结合模拟和经验对前轴锻件辊锻制坯和终锻模具进行优化，以减少缺陷的产生，提高前轴锻件的疲劳性能。
　　3、针对疲劳试样表面的脱碳层，结合疲劳试验数据得出脱碳层越深疲劳寿命越低。通过理论分析得出脱碳层深度与加热温度和保温时间的关系，对减少脱碳层的形成起到积极作用。
　　4、通过相关文献建立了40Cr晶粒演变模型，预测了前轴晶粒尺寸的分布情况，阐述了热处理组织和晶粒尺寸对前轴疲劳性能的影响作用。为检验前轴锻件的质量提供了帮助。
　　综上所述，通过疲劳台架试验对中卡前轴的疲劳性能进行评估。对前轴试样，开展了一系列相关实验研究，从宏观和微观两方面找出前轴锻件疲劳性能的影响因素，分别对其产生原因进行分析，并提出相应的改进措施，为提高前轴锻件的疲劳性能提供了依据。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 疲劳性能国内外研究现状

1．3 锻造过程的数值模拟研究现状

1．4 锻造过程的晶粒尺寸演变研究

1．5．1 课题的来源

1．5．2 课题的目的和意义

1．6 本文研究的主要内容

第二章 疲劳性能评价与前轴疲劳性能要求

2．1．2 汽车前轴疲劳寿命限值评定

2．2 汽车前轴疲劳性能试验方法(QC／T 513-1999)

2．2．1 试验条件

2．2．2 试验步骤

2．3．1 零件的工作条件

2．3．4 表面强化及残余应力

2．3．5 微观组织的影响

2．4 前轴锻件结构与性能要求

第三章 前轴疲劳台架试验结果与分析

3．1 疲劳试验结果

3．2 断裂位置

3．3 断口宏观形貌

3．4 表面缺陷微观形貌

3．5 力学性能

3．6 晶粒度分析

3．7 金相组织

3．8 维氏硬度分析

3．9 化学成分

3．10 结果分析与讨论

第四章 前轴锻造成形常见外观质量分析

4．1 表面缺陷

4．1．1 缺口效应

4．1．2 切肉

4．1．3 锻造裂纹

4．1．4 折叠

4．2 表面状况分析

4．2．1 表面凹凸不平

4．2．2 切边状况

4．3 尺寸和截面形状的影响

4．3．1 充不满

4．3．2 尺寸超差

4．3．3 错移

第五章 微观组织对前轴疲劳性能影响研究

5．1 脱碳层

5．2 热处理组织

5．3 晶粒尺寸

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况